底部开缝预应力剪力墙结构力学性能的有限元分析

根据现浇混凝土结构与装配混凝土结构的耗能特点,建立了底部开缝后张拉预应力摇摆剪力墙结构模型,并采用数值模拟方法研究其抗震耗能性能,分析分布钢筋、预应力水平、轴压力等参数对其力学性能的影响,并与同类型整体现浇剪力墙进行了对比分析。结果表明：底部开缝后张拉预应力摇摆剪力墙结构具有一定的耗能能力,虽然相对于现浇剪力墙结构,其承载力较低,但变形能力较强,墙体损伤和残余变形较小,并且具有较好的自复位能力。     

带竖向构造钢筋再生混凝土砖结构振动台试验研究

提出了带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体结构,进行了2个两层再生混凝土砖砌体房屋结构1/2缩尺模型的模拟地震振动台试验研究,2个结构模型的墙体厚度均为120 mm,一层设有门洞和窗洞,二层设有窗洞。2个模型中,1个为带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体房屋,1个为普通无竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体房屋。试验中输入El Centro地震动,测试分析了台面加速度反应、一层和二层顶板加速度反应、结构层间位移反应以及各阶段结构损伤与破坏特征等。研究表明:带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体房屋比普通再生混凝土砖砌体房屋的破坏程度轻,墙体裂缝位置相对错动小,抗震性能显著提高;带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体房屋可用于地震区村镇建筑。     

钢筋混凝土剪力墙非线性单元模型的研究

本文首先对等效框架模型、多竖直杆单元模型作了改进.然后应用改进等效框架模型、改进多竖直杆单元模型及分层壳单元模型,对不同轴压比的三片剪力墙构件模型与一个14层筒中筒结构模型进行了计算分析,并与实验结果作了比较.结果表明:改进多竖直杆单元模型在所有情况下均可取得较好结果,是适用性较强的剪力墙非线性单元模型;多层壳单元模型...     

预应力混凝土拱式转换层结构静力弹塑性分析

为了研究新型转换层结构——预应力混凝土拱式转换层结构的薄弱部位、抗震性能及其破坏机制,对一榀预应力混凝土拱式转换层结构模型进行了静力弹塑性分析。研究结果表明:拱式转换层本身在水平荷载作用下整体性能很好,不易发生层间变形;转换层结构的底层柱以及与转换层相邻上层柱的底端是结构的薄弱环节,容易产生塑性铰,需重点加强。     

后张无粘结预应力混凝土简支板抗火分析

预应力混凝土板因具备自重轻、跨度大等特点,广泛应用于建筑结构和桥梁结构中。但是,当这种结构受到火灾荷载作用时,其承栽能力就会大幅下降。在高温下,混凝土和预应力筋的力学性能都会劣化,进而造成板的大挠度变形甚至破坏。本文对后张无粘结简支预应力板建立了数值分析模型,其中混凝土和预应力筋采用实体单元模拟,受力筋和分布钢筋采用桁架单元模拟。模型中材料的力学特性和热工特性参数取自文献[15]。采用文献中的试验结果验证了该数值模型的可靠性,并进一步研究了混凝土受热膨胀系数、板的不同区域受火和不同的火灾场景等因素对火灾荷载作用下后张无粘结预应力混凝土简支板的挠度以及预应力的影响,得出了初步结论。     

预应力混凝土冠梁计算模型

提出了一种基于预应力混凝土的基坑冠梁的计算模型,其基本原理是利用预应力的等效荷载作用,在基坑支护结构冠梁中采用预应力混凝土,对基坑支护结构提供主动支护作用。结果表明：采用预应力混凝土冠梁可以提高基坑支护体系坑顶的刚度,改善深基坑支护结构的受力,降低工程成本;计算模型简单,具有内撑和拉锚的功效,施工更方便,质量容易控制;预应力混凝土冠梁能够充分发挥预应力钢筋的抗拉作用,减小支护结构的顶部位移和增加悬臂式支护结构的支护深度;冠梁中的预应力钢筋能够回收和重复利用,经济环保。因此,预应力混凝土冠梁在基坑支护中具有很好的推广和应用价值。     

新型端板螺栓连接框架节点抗震性能试验研究

提出了一种新型预应力混凝土梁、连续复合螺旋箍筋混凝土柱及端板螺栓连接的装配式节点,该节点的基本构造为:采用高强螺栓通过外伸端板将梁与柱装配在一起,并在梁柱中均采用连续复合螺旋箍筋,另在梁中配置预应力筋与普通钢筋,普通钢筋通过墩头与端板焊接在一起,且在节点核心区处采用钢板箍替代箍筋。该节点传力明确,且避免了核心区钢筋纵横交错的现象。为研究该节点的抗震性能,通过拟静力试验对该节点的滞回曲线、延性、高强螺旋箍筋对混凝土的约束作用等进行了分析。试验结果表明:节点破坏前,梁端出现了明显的塑性铰,节点具有较好的延性及耗能能力,且柱子和核心区的损坏程度较小,密配高强螺旋箍筋的约束作用能有效地提高构件的抗剪承载力和结构的变形能力。     

基于修正Park-Ang模型的PC框架结构损伤模型研究

为研究Park-Ang模型在预应力混凝土结构构件中的适用性,针对预应力混凝土构件,依据等效荷载法原理将构所受到的有效预压力作为轴向压力,并以此来计算预应力构件的轴压比;考虑有、无粘结预应力筋两种情况,基于预应力混凝土梁和普通钢筋混凝土梁的拟静力试验,利用1st Opt软件对Park-Ang模型参数β进行非线性拟合;最后,根据有、无粘结预应力混凝土框架结构的拟静力试验,利用本文修正的有、无粘结预应力混凝土构件的Park-Ang模型参数β计算其损伤,将计算结果与试验结果对比吻合良好,验证其适用性。     

配置600MPa钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁试验研究

通过进行9根配置600 MPa级钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁的试验研究,研究预应力度、非预应力纵向受拉钢筋强度等级及配筋率、混凝土强度等级对无粘结部分预应力混凝土梁受弯承载力、应力增量及刚度的影响。研究结果表明:增加预应力度和非预应力筋配筋率能够显著提高配置600 MPa级钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁的受弯承载力,减缓试验梁的刚度退化。随着预应力度或非预应力筋配筋率的增加,配置600 MPa级钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁的预应力筋应力增量减小。提高非预应力钢筋强度等级,能够使预应力筋的极限应力增量和结构的极限承载能力得到提高。     

机械连接预应力实心方桩承台节点抗震性能试验研究

预应力管桩在高烈度抗震设防地区已禁用,而普通钢筋混凝土方桩成本较高。首先针对卡扣式机械连接预应力混凝土实心方桩、PHC管桩和普通钢筋混凝土方桩与承台处的节点进行拟静力试验,并利用试验数据针对Park-Ang损伤模型进行了修正,进行了损伤指数分析。研究结果表明:预应力方桩比普通钢筋混凝土方桩的抗裂性能明显好,而预应力混凝土实心方桩承台节点耗能能力和延性低于预应力管桩和普通钢筋混凝土方桩;截桩施工导致桩端部损失部分预应力,相比较未截桩试件屈服荷载和极限荷载均减小,节点裂缝开展较早,损伤较未截桩试件严重;增配普通钢筋试件的滞回曲线比较饱满,水平承载能力和位移延性得到提升,节点抗震性能得到提升与改善;预应力混凝土实心方桩损伤前期较小,而一旦发生损伤后,损伤指数发展较快。     

应变率效应对600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能影响研究

为了更真实地进行钢筋混凝土结构抗震性能评估,应该考虑材料的应变率效应影响。600 MPa级高强钢筋作为新一代建筑钢材,尚无考虑应变率效应影响的600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能研究。首先进行了不同应变率下600 MPa级高强钢筋拉伸力学性能试验,利用试验数据拟合得到600 MPa级高强钢筋在不同应变率下的强度提高系数表达式,并利用OpenSees软件进行了配置600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能模拟分析,研究了应变率效应对框架结构抗震性能的影响。研究结果表明:随着应变率的增大,钢筋的屈服强度和极限强度均得到提高,屈服强度最大提高11.5%,极限强度最大提高8.9%;随着所考虑的材料应变率增加,配置600 MPa级高强钢筋框架结构最大顶点位移总体上呈减小趋势,地震波强度越强,应变率效应影响越大,而层间位移角减小幅值相差不大。研究成果可作为600MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震评估的依据。     

国家体育场柱脚锚固性能试验研究

大跨结构柱脚锚固性能是抗震设计的关键之一。国家体育场柱脚为钢柱脚,该钢柱脚锚固于钢筋混凝土承台中,其受力复杂,以往国内外类似的试验很少。笔者共进行了4个钢筋混凝土承台-钢柱脚试件锚固性能的试验研究,本文介绍其中2个几何尺寸较大的钢筋混凝土承台-钢柱脚试件锚固性能的试验研究概况,1个试件为混凝土承台中配置抗拔钢筋的试件,1个为混凝土承台中未配置抗拔钢筋的试件。通过单向重复加载下的钢柱脚锚固性能试验,对试件的锚固承载力、延性、合理配筋型式等进行了研究。试验结果表明,混凝土承台中配置抗拔钢筋的试件与未配置抗拔钢筋的试件相比其锚固承载力和延性显著提高。在试验基础上,建立了柱脚锚固承载力计算的桁架模型,计算结果与实测结果符合较好。     

新型预制预应力混凝土框架结构有限元分析

为了研究新型预制预应力混凝土框架结构的抗震性能,本文采用ABAQUS软件对试验节点进行有限元分析,验证了建模方法的正确性,并以试验节点为原型,建立相应的两层两跨的新型预制预应力混凝土平面框架模型。采用低周往复加载方式分析了新型预制预应力混凝土框架结构和现浇框架结构的滞回性能,并模拟了新型预制预应力混凝土框架结构在不同的初始荷载、预应力筋数量及控制应力和U形筋配筋率下的滞回性能。结果表明,新型预制预应力混凝土框架和现浇框架的滞回性能非常接近;框架轴压比、预应力筋数量和U形筋配筋率对新型预制预应力混凝土框架的滞回性能有影响,而梁上荷载和预应力筋控制应力的影响较小。     

横向预应力约束加固混凝土结构抗震性能研究进展

本文阐述了横向预应力约束加固技术在混凝土结构加固领域应用中的重要意义,并介绍了预应力钢板箍加固技术、预应力纤维片材加固技术、预应力钢绞线（钢丝绳）加固技术、形状记忆合金加固技术等横向约束加固方法在提高混凝土构件抗震性能方面的研究进展,为混凝土结构加固设计、施工和实际加固改造提供应用参考。     

高强钢筋增强UHPC-NC组合柱抗震性能研究

为探讨高强钢筋增强UHPC-NC组合柱抗震性能,基于大型有限元程序ABAQUS,结合UHPC、NC和高强钢筋材料本构关系,校准损伤塑性模型中相关参数,建立高强钢筋增强UHPC-NC组合柱抗震有限元模型。通过与3个NC柱和3个UHPC柱拟静力试验结果对比,验证分析模型的有效性。在此基础上,进一步探讨轴压比、纵筋直径、纵筋强度、箍筋间距和UHPC高度等敏感参数对高强钢筋增强UHPC-NC组合柱抗震性能的影响。结果表明,高强钢筋增强UHPC-NC组合柱位移延性系数随轴压比、纵筋直径和箍筋间距的增大而降低,随纵筋强度和UHPC高度的增加表现出先增大后逐渐平缓的趋势,合适的UHPC替换高度能充分发挥高强钢筋和UHPC材料特性并取得良好的经济性。     

Rehabilitation of earthquake damaged external RC beam‐column joints by joint enlargement using prestressed steel angles

The effectiveness of a rehabilitation method based on joint enlargement using prestressed steel angles to enhance the seismic behavior of damaged external reinforced concrete beam‐column joints was experimentally investigated. Three half‐scale joints having either non‐seismic or seismic reinforcement details were tested both before and after rehabilitation by applying lateral cyclic loading of increasing amplitudes. Two defects were considered for the two non‐seismic units, being the absence of transverse steel hoops and insufficient bond capacity of beam bottom steel reinforcing bars in the joint panel zone. The damaged specimens were rehabilitated by injecting epoxy grout into existing cracks and installing stiffened steel angles at the re‐entrant corners of the beam‐column joint, both above and below the beam, that were mounted and held in place using prestressed high‐tensile strength bars. The test results indicated that the seismic performance of the rehabilitated specimens in terms of strength, stiffness, and ductility was fully recovered and comparable with the performance of the seismically detailed specimen. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Shaking table test and numerical simulation of a 1/2‐scale self‐centering reinforced concrete frame

Self‐centering reinforced concrete frames are developed as an alternative of traditional seismic force‐resisting systems with better seismic performance and re‐centering capability. This paper presents an experimental and computational study on the seismic performance of self‐centering reinforced concrete frames. A 1/2‐scale model of a two‐story self‐centering reinforced concrete frame model was designed and tested on the shaking table in State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering at Tongji University to evaluate the seismic behavior of the structure. A structural analysis model, including detailed modeling of beam–column joints, column–base joints, and prestressed tendons, was constructed in the nonlinear dynamic modeling software OpenSEES. Agreements between test results and numerical solutions indicate that the designed reinforced concrete frame has satisfactory seismic performance and self‐centering capacity subjected to earthquakes; the self‐centering structures can undergo large rocking with minor residual displacement after the earthquake excitations; the proposed analysis procedure can be applied in simulating the seismic performance of self‐centering reinforced concrete frames. To achieve a more comprehensive evaluation on the performance of self‐centering structures, research on energy dissipation devices in the system is expected. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

高强钢筋ECC-RC复合桥梁地震易损性分析

考虑高强钢筋、ECC等高性能材料在桥梁工程中的推广应用,针对普通钢筋混凝土桥墩抗震性能相对较差的情况,研究高强钢筋ECC-RC复合桥墩的桥梁抗震性能。通过OpenSees平台建立普通RC桥墩桥梁、ECC-RC复合桥墩桥梁及高强钢筋ECC-RC复合桥墩桥梁非线性有限元模型,采用增量动力法和"能力需求比"分析方法建立桥梁各构件及系统的地震易损性曲线,探讨高强钢筋及ECC对桥梁抗震性能的影响。研究表明:ECC-RC、高强钢筋ECC-RC复合桥墩及其桥梁系统的地震易损性均有改善,且高强钢筋ECC的改善效果更显著,高强钢筋ECC-RC复合桥墩支座的地震易损性有所降低,高强钢筋及ECC的应用有助于提高桥墩和桥梁系统抗震性能和安全性,特别是在中震及大震作用下这一现象更加明显。     

考虑锈蚀损伤的黏结滑移本构模型

为合理反映钢筋锈蚀后黏结滑移性能劣化对钢筋混凝土(RC)结构抗震性能的影响,在既有黏结应力分布模式的基础上,推导得到钢筋应力-滑移关系,进而通过分析锈蚀对混凝土与钢筋界面黏结滑移机理的影响,建立考虑钢筋锈蚀损伤的黏结滑移本构模型。基于已有拉拔试验结果,与仅考虑纵筋锈蚀率影响的Cheng模型进行对比,验证所建模型的合理性与准确性。基于OpenSees有限元平台,采用纤维梁柱单元和零长度截面单元串联的方式,将所建钢筋黏结滑移模型嵌套于零长度截面单元的钢筋本构中,建立可考虑黏黏结滑移的锈蚀损伤纤维梁柱模型,并通过6根锈蚀RC柱拟静力试验结果验证模型的准确性,结果发现所提考虑黏结滑移的锈蚀RC纤维梁柱模型计算所得滞回曲线与试验滞回曲线吻合良好,累计耗能最大误差不超过15%。此外,通过参数分析研究影响锈蚀钢筋滑移量的因素,结果表明屈服滑移量与极限滑移量随体积配箍率的增大而明显减小,随混凝土保护层与钢筋直径之比(c/d)增大而变化的幅度较小。